1. Το Πρότυπο και το πεδίο εφαρμογής του: Τι προσδιορίζει το ASME SB348 και πώς ταιριάζουν τα GR1, GR2, CP2 και CP4;
Το ASME SB348 είναι η ονομασία της Αμερικανικής Εταιρείας Μηχανολόγων Μηχανικών (ASME) για την τυπική προδιαγραφή για "Τιτάνιο και κράμα Τιτανίου και Μπιλέτες". Είναι λειτουργικά πανομοιότυπο με το ASTM B348 αλλά έχει υιοθετηθεί ειδικά για χρήση στον Κώδικα Λέβητα και Δοχείου Πίεσης ASME (BPVC). Αυτή η υιοθέτηση είναι κρίσιμη γιατί σημαίνει ότι τα υλικά που πληρούν το SB348 έχουν εγκριθεί για χρήση στο σχεδιασμό και την κατασκευή εξοπλισμού υπό πίεση, όπως δοχεία, εναλλάκτες θερμότητας και συστήματα σωληνώσεων.
Οι εν λόγω ποιότητες είναι όλες εμπορικά καθαρό τιτάνιο (CP), που διαφοροποιείται από την αντοχή τους, η οποία ελέγχεται από την περιεκτικότητά τους σε οξυγόνο και σίδηρο.
GR1 (Grade 1): Ο πιο όλκιμος και μαλακός βαθμός CP. Προσφέρει την υψηλότερη μορφοποίηση και αντοχή στην κρούση αλλά τη χαμηλότερη αντοχή.
GR2 (Grade 2): Ο τυπικός και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος βαθμός CP. Παρέχει βέλτιστη ισορροπία αντοχής, ολκιμότητας και αντοχής στη διάβρωση. Είναι η κινητήρια δύναμη της βιομηχανίας χημικών διεργασιών.
CP2: Πρόκειται για μια παλαιότερη, παλαιού τύπου ονομασία που είναι ουσιαστικά ισοδύναμη με τη σύγχρονη GR2. Συνήθως θα βρείτε το "GR2" στις σύγχρονες αναφορές δοκιμών μύλου.
CP4 / GR4 (Grade 4): Η ισχυρότερη από τις μη κραματοποιημένες ποιότητες CP. Χρησιμοποιείται όταν απαιτείται η αντοχή στη διάβρωση του καθαρού τιτανίου, αλλά ο σχεδιασμός απαιτεί μεγαλύτερη αντοχή από αυτή που μπορεί να προσφέρει το GR2.
Η μορφή "Στρογγυλή ράβδος" είναι ένα βασικό ημι-προϊόν που χρησιμοποιείται για την κατεργασία εξαρτημάτων όπως φλάντζες, στελέχη βαλβίδων, άξονες αντλίας και συνδετήρες για συστήματα πίεσης.
2. Η επιλογή του σχεδιαστή δοχείων πίεσης: Πώς επιλέγει ένας σχεδιαστής μεταξύ GR1, GR2 και GR4 για ένα σκάφος κωδικού ASME;
Η επιλογή είναι μια κλασική τεχνική ανταλλαγή- μεταξύ της αντοχής στη διάβρωση, της αντοχής και της ικανότητας κατασκευής, όλα στο πλαίσιο του κώδικα ASME.
Επιλέξτε ASME SB348 GR1 όταν:
Η μέγιστη αντίσταση στη διάβρωση είναι υπέρτατη: Η ανώτερη ολκιμότητα του συχνά μεταφράζεται σε καλύτερη αντίσταση σε ορισμένα επιθετικά μέσα και μεγαλύτερο περιθώριο για εργασίες διαμόρφωσης.
Απαιτείται ακραία μορφοποίηση: Για εξαρτήματα που απαιτούν έντονη ψυχρή διαμόρφωση, όπως βαθιές-ελκυσμένες κεφαλές ή σύνθετες κάμψεις U- σε σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας, η χαμηλή αντοχή και η υψηλή επιμήκυνση του GR1 είναι ιδανικές.
Η εφαρμογή δεν καταπονείται πολύ: Είναι κατάλληλο για επένδυση, διαφράγματα ή σωλήνες σε υπηρεσίες χαμηλής-πίεσης.
Επιλέξτε ASME SB348 GR2 όταν:
Χρειάζεστε τον τυπικό εκτελεστή "Best All-Around": Αυτή είναι η προεπιλεγμένη επιλογή για τη συντριπτική πλειονότητα των εφαρμογών. Προσφέρει έναν εξαιρετικό συνδυασμό:
Επαρκής αντοχή για τα περισσότερα σχέδια συγκράτησης της πίεσης-.
Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση.
Καλή συγκολλησιμότητα και μορφοποίηση.
Τυπικές Εφαρμογές: Σωληνώσεις χημικών διεργασιών, κελύφη και φύλλα σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας, κελύφη δοχείων και ακροφύσια σε υπηρεσίες που περιλαμβάνουν χλωρίδια, θαλασσινό νερό και οξειδωτικά οξέα.
Επιλέξτε ASME SB348 GR4 όταν:
Απαιτείται υψηλότερη αντοχή αλλά δεν δικαιολογείται ένα κράμα: Εάν ένα εξάρτημα σχεδιασμένο σε GR2 έχει ως αποτέλεσμα έναν πολύ παχύ, βαρύ τοίχο, η μετάβαση στο GR4 επιτρέπει τη μείωση του πάχους και του βάρους του τοιχώματος διατηρώντας παράλληλα το εξαιρετικό προφίλ διάβρωσης του καθαρού τιτανίου.
Για να αποφύγετε τη χρήση ενός κράματος υψηλότερου-κοστού: Χρησιμεύει ως μια οικονομικά-οικονομική λύση για τη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ του GR2 και των πιο ακριβών κραμάτων τιτανίου όπως το Gr5 (Ti-6Al-4V).
Εφαρμογές:-δοχεία υψηλότερης πίεσης, αντιδραστήρες με πάχος-τοίχωμα και συνδετήρες όπου η αντοχή GR2 είναι ανεπαρκής.
Ο τελικός σχεδιασμός διέπεται από την ενότητα ASME II (ιδιότητες υλικού) και την ενότητα VIII (κανόνες σχεδιασμού), οι οποίες παρέχουν επιτρεπόμενες τιμές τάσης για κάθε βαθμό σε διάφορες θερμοκρασίες.
3. Αντοχή στη διάβρωση στο βιομηχανικό καθήκον: Είναι οι ιδιότητες διάβρωσης αυτών των βαθμών CP διαφορετικές και πώς επηρεάζει αυτό την επιλογή;
Όλες οι εμπορικά καθαρές ποιότητες τιτανίου (GR1, GR2, GR4) αντλούν την αντοχή τους στη διάβρωση από τον ίδιο μηχανισμό: ένα σταθερό, προσκολλημένο και αυτοθεραπευόμενο επιφανειακό στρώμα οξειδίου (κυρίως TiO2). Επομένως, η γενική τους αντοχή στη διάβρωση στα περισσότερα περιβάλλοντα είναι πολύ παρόμοια.
Οι κρίσιμες διαφορές δεν προκύπτουν από μια αλλαγή στην εγγενή σταθερότητα του στρώματος οξειδίου, αλλά από την απόκριση του υλικού σε μηχανικούς και κατασκευαστικούς παράγοντες που επηρεάζονται από την αντοχή και την ολκιμότητα του.
Αντοχή στη διάβρωση-Διάβρωση: Σε υπηρεσίες υψηλής{{1}ταχύτητας (π.χ. πτερωτές αντλιών, ακροφύσια εισαγωγής), το σκληρότερο και ισχυρότερο GR4 μπορεί να προσφέρει οριακά καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση-σε σύγκριση με τα μαλακότερα GR1 και GR2.
Αντοχή στη διάβρωση των ρωγμών: Σε σφιχτές ρωγμές (κάτω από παρεμβύσματα, εναποθέσεις) σε διαλύματα θερμού χλωρίου, όλες οι ποιότητες CP μπορεί να είναι ευαίσθητες. Ωστόσο, η ανώτερη ολκιμότητα του GR1 μπορεί μερικές φορές να προσφέρει ένα μικρό πλεονέκτημα επιτρέποντας στο υλικό να παραμορφωθεί και να μειώσει τη στεγανότητα της σχισμής. Για εφαρμογές σοβαρής διάβρωσης ρωγμών, είναι συχνά απαραίτητος ένας ενισχυμένος βαθμός με παλλάδιο-όπως το GR7.
Κατασκευή-Προκαλούμενη τρωτότητα: Κατά τη συγκόλληση και τη διαμόρφωση, μπορούν να εισαχθούν υπολειμματικές τάσεις. Σε κατάσταση υψηλής πίεσης, το υλικό μπορεί να είναι πιο ευαίσθητο σε ορισμένες μορφές διάβρωσης, όπως το Stress Corrosion Cracking (SCC), αν και το τιτάνιο είναι πολύ ανθεκτικό. Η υψηλότερη αντοχή του GR4 έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες υπολειμματικές τάσεις για την ίδια παραμόρφωση, κάτι που είναι σημαντικό σε επιθετικά περιβάλλοντα.
Επιλογή Insight: Για τις περισσότερες τυπικές χημικές υπηρεσίες (θαλασσινό νερό, χλωρικά άλατα, νιτρικά άλατα), η απόδοση διάβρωσης των GR1, GR2 και GR4 είναι ουσιαστικά πανομοιότυπη. Ως εκ τούτου, η επιλογή καθοδηγείται από τις μηχανικές απαιτήσεις σχεδιασμού και όχι από μια σημαντική διαφορά στη χημική αντοχή.
4. Κατασκευή για συμμόρφωση με τον κώδικα: Ποια είναι τα βασικά ζητήματα συγκόλλησης και διαμόρφωσης για ράβδους τιτανίου SB348 CP σε έργα ASME;
Η κατασκευή τιτανίου CP για έργα σφραγίδας ASME απαιτεί αυστηρή τήρηση των διαδικασιών για τη διατήρηση της αντοχής στη διάβρωση και των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού.
Συγκόλληση (το GTAW/TIG είναι τυπικό):
Εξαιρετική Συγκολλησιμότητα: Όλοι οι βαθμοί CP (GR1, GR2, GR4) θεωρούνται άριστοι για συγκόλληση. Δεν είναι επιρρεπείς σε-ρωγμές συγκόλλησης.
Η απόλυτη απαίτηση: Θωράκιση. Ο μοναδικός πιο κρίσιμος παράγοντας είναι η προστασία της λιωμένης λακκούβας συγκόλλησης και της θερμής-Επηρεαζόμενης Ζώνης θερμότητας (HAZ) από την ατμοσφαιρική μόλυνση από τον αέρα (οξυγόνο και άζωτο). Αυτό απαιτεί:
Πρωτογενής θωράκιση: Αργό ή ήλιο υψηλής-καθαρότητας από τον φακό TIG.
Trailing Shield: Μια συσκευή προσαρτημένη στον πυρσό για να πλημμυρίσει το ψυκτικό σφαιρίδιο συγκόλλησης με αδρανές αέριο.
Πίσω καθαρισμός: Η πλευρά της ρίζας της συγκόλλησης πρέπει να καθαριστεί με αργό για να αποφευχθεί η οξείδωση της κάτω πλευράς.
Μέταλλο πλήρωσης: Το μέταλλο πλήρωσης ταιριάζει συνήθως με την ποιότητα του βασικού μετάλλου (π.χ. ERTi-2 για συγκόλληση GR2). Ωστόσο, είναι σύνηθες και αποδεκτό να χρησιμοποιείται ένα μέταλλο πλήρωσης κατά ένα βαθμό χαμηλότερης αντοχής (π.χ. ERTi-2 για τη συγκόλληση GR4) για τη μεγιστοποίηση της ολκιμότητας της συγκόλλησης. Αυτό πρέπει να προσδιορίζεται στην Προδιαγραφή Διαδικασίας Συγκόλλησης (WPS).
Μορφοποίηση και κάμψη:
Ψυχρή διαμόρφωση: Όλοι οι βαθμοί CP σχηματίζονται εύκολα-. Το GR1, με την υψηλότερη ολκιμότητα του, είναι το καλύτερο για σκληρές εργασίες διαμόρφωσης. Το GR2 είναι κατάλληλο για τις περισσότερες κάμψεις και μορφοποιήσεις. Το GR4, όντας το ισχυρότερο, απαιτεί μεγαλύτερες δυνάμεις διαμόρφωσης και έχει περισσότερο ελατήριο.
Θερμή διαμόρφωση: Για πιο σύνθετα σχήματα, η θερμή διαμόρφωση εκτελείται μεταξύ 425 μοιρών - 650 μοιρών (800 βαθμών F - 1200 βαθμών F). Αυτό πρέπει να γίνει σε κλίβανο με ελαφρώς οξειδωτική ή αδρανή ατμόσφαιρα για να αποφευχθεί η συλλογή υδρογόνου, η οποία μπορεί να ευθραυστώσει το τιτάνιο.
Όλες οι δραστηριότητες κατασκευής, ειδικά η συγκόλληση, πρέπει να εκτελούνται σύμφωνα με πιστοποιημένο WPS σύμφωνα με την ενότητα IX ASME.
5. Επαλήθευση και πιστοποίηση υλικού: Ποια τεκμηρίωση και δοκιμές απαιτούνται για να χρησιμοποιηθεί μια ράβδος τιτανίου ASME SB348 σε ένα σκάφος με κωδικό-σφραγίδα;
Η χρήση οποιουδήποτε υλικού σε ένα σκάφος με σφραγίδα{0}}του Κώδικα ASME απαιτεί αυστηρή επαλήθευση για να διασφαλιστεί ότι συμμορφώνεται με το καθορισμένο πρότυπο. Αυτό παρέχεται από τον κατασκευαστή/προμηθευτή υλικού με τη μορφή ειδικής τεκμηρίωσης.
1. Πιστοποιητικό συμμόρφωσης (C of C): Έγγραφο από τον προμηθευτή που δηλώνει ότι το υλικό συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις του ASME SB348 και τον καθορισμένο βαθμό. Αυτό είναι το ελάχιστο επίπεδο πιστοποίησης.
2. Έκθεση δοκιμής μύλου (MTR) / Πιστοποιητικό συμμόρφωσης: Αυτό είναι το κρίσιμο και τυπικά απαιτούμενο έγγραφο. Ένα MTR δεν είναι ένα απλό πιστοποιητικό. είναι μια λεπτομερής αναφορά που περιέχει πραγματικά αποτελέσματα δοκιμών από την παρτίδα υλικού (θερμότητα) από την οποία παρήχθη η ράβδος. Πρέπει να περιλαμβάνει:
Αριθμός θερμότητας: Ένα μοναδικό αναγνωριστικό που παρέχει πλήρη ιχνηλασιμότητα στο αρχικό τήγμα.
Χημική Ανάλυση: Πραγματικά αποτελέσματα για όλα τα στοιχεία που καθορίζονται στο SB348 για την κατηγορία (π.χ. Ti, O, Fe, N, C, H).
Μηχανικές ιδιότητες: Πραγματικά αποτελέσματα από δοκιμές εφελκυσμού (αντοχή εφελκυσμού, αντοχή διαρροής, επιμήκυνση) που πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα από την ίδια θερμότητα και κατάσταση.
Πρόσθετες δοκιμές: Εάν καθορίζεται στην παραγγελία αγοράς, ενδέχεται να περιλαμβάνονται αποτελέσματα για πρόσθετες δοκιμές όπως δοκιμές ισοπέδωσης (για σωλήνες) ή δοκιμές σκληρότητας.
3. Αναγνώριση υλικού: Η ίδια η φυσική γραμμή πρέπει να επισημαίνεται με τις σχετικές πληροφορίες, συνήθως χρησιμοποιώντας μια στάμπα-ή ετικέτες χαμηλής πίεσης, συμπεριλαμβανομένων:
Όνομα ή λογότυπο του κατασκευαστή
Προδιαγραφές (π.χ. ASME SB348)
Βαθμός (π.χ. GR2)
Αριθμός θερμότητας
Μέγεθος
Ο κατασκευαστής του σκάφους είναι υπεύθυνος για την αναθεώρηση του MTR για την επαλήθευση της συμμόρφωσης πριν χρησιμοποιηθεί το υλικό στην κατασκευή. Ο Επιθεωρητής που εκπροσωπεί τον κάτοχο σφραγίδας "U" ή "UM" θα ελέγξει αυτά τα αρχεία ως μέρος της επίβλεψής του. Αυτή η αυστηρή αλυσίδα τεκμηρίωσης και ιχνηλασιμότητας είναι θεμελιώδης για την ασφάλεια και την αξιοπιστία του εξοπλισμού υπό πίεση ASME.
